FRP材料简介
FRP材料有哪些特性优点和不足

FRP材料有哪些特性优点和不足特性:1.强度高:FRP材料以其高强度而著称。
纤维增强剂增加了材料的刚度和强度,使其能够承受大部分静态和动态负荷。
2.轻质:相比于金属材料,FRP材料更轻盈。
这使得它在需要降低重量的应用场景中成为一种理想的选择。
3.耐腐蚀:FRP材料具有出色的耐腐蚀性能。
纤维增强剂不会受到化学腐蚀的侵蚀,使得材料在恶劣环境下能够长期耐用。
4.良好的绝缘性能:与金属相比,FRP材料的绝缘性能更好。
这使得它在一些电气和电子行业中应用广泛。
5.外观可定制性:树脂基体可以通过染色和添加颜料来改变颜色,使FRP材料拥有丰富多样的外观选择。
6.易于成型:FRP材料易于成型和塑造。
它可以通过注塑、挤出和手工纺织等多种方式加工成各种形状和尺寸。
优点:1.高强度和刚度:FRP材料的高强度和刚度使得它能够在结构件和工程应用中替代传统的材料,如木材和金属。
2.轻量化:FRP材料相对于金属而言更轻,使得用于制造汽车、航空器和船舶等需要减轻重量的应用中,能够降低能源消耗和运营成本。
3.耐腐蚀和防水性能:FRP材料具有出色的耐腐蚀性能,不会因为暴露在恶劣环境中而受损。
此外,它还具有防水性能,能够在潮湿环境中长期使用。
4.电气绝缘性:FRP材料是一种理想的绝缘材料,广泛应用于电力设备、电气绝缘体和电线电缆保护套管等领域。
5.耐磨性和耐腐蚀性:FRP材料具有出色的耐磨和耐腐蚀性能,适用于需要经受长时间摩擦和化学物质侵蚀的环境。
6.易于加工和安装:FRP材料易于加工和安装,可以用于制造复杂形状的部件和产品,减少加工工艺和人工成本。
不足:1.成本:与传统材料相比,FRP材料的成本较高,主要是由于材料的生产工艺和原材料成本较高。
2.热膨胀系数:FRP材料具有较大的热膨胀系数,随着温度的变化,材料可能出现尺寸变形。
3.阻燃性能:由于树脂基体的燃烧性,FRP材料的阻燃性能较差,容易在火灾中燃烧和释放有毒气体。
4.制造复杂性:由于FRP材料的成型和加工工艺相对复杂,需要经过专业培训和设备,制造过程相对较为复杂。
玻璃纤维强化塑胶(FRP)特性用途介绍

(1)玻璃之種類
玻璃依其組成之主要成份大略可分為矽酸鹽玻璃、磷酸鹽玻
璃、硼酸鹽玻璃等三類,一般多使用矽酸鹽玻璃,而以矽酸鹽
以外之其他成份中較重要者命名之,如石英玻璃、鹹玻璃等,板及瓶使用之玻璃為鹹,石英玻璃加上少量之氧化鋁而成者。
(三)副資材:除基材塑膠及玻璃纖維外,於施工過程中所需使用之其他材料,譬如觸煤,促進劑、填充劑、丙酮及構造或成型用芯材等皆是。
四、玻璃纖維之種類及用途:
纖維之種類很多,大體而言有天然纖維與人造纖維,及有機纖維與無機纖維之分;自然生成之纖維稱為天然纖維,如木材及其他動植物之毛皮肌肉等組織之纖維皆是。相對於此由人工作成之纖維稱為人造纖維,如金屬、玻璃等抽絲而成之礦物纖維,及經化學合成之合成纖維等皆屬之。至於由有機物質(其構成之主要成份為碳)形成之有機纖維包括羊毛、麻等之天然纖維,嫘縈等化學纖維及維尼龍、耐綸、克維拉(kevlar)等合成纖維,相對地由無機物質形成之無機纖維則有玻璃
家庭用
空氣調節部門,洗衣機覆蓋,乾燥機空氣流通管,各種住宅,曬衣服用竹竿,臉盆,洗衣機的洗槽。
電機機器方面
電子工業部門,保險管,馬達用絕緣板,發電機絕緣板,印刷配線基板,雷達室,配電盤開關,端子板,變壓器絕緣板。
住宅類
事務機器,計算機外殼,割草機外殼,機械收發箱,郵件箱,屋外用馬達外殼,照片盒,泵室,電話線架箱。
船舶
遊艇船體,船的上部構造各種材料,甲板,浮標,蒸汽機外殼,浮動碼頭,燃料槽,通風筒的無緣帽。
食品、衛生
藥品箱,管路及容器,穀物,蔬菜的各種儲存容器,食品工業管路。
座椅
劇場,運動場用,有草地的庭院用傢俱,辦公座椅,公園,車站之長凳,學校用桌椅,火車及公共汽車的座椅。
FRP 成型工艺

FRP简介一、FRP 概述FRP学称纤维增强塑料,国内在习惯上称之为玻璃钢。
它是以合成树脂为基体材料,以玻璃纤维及其制品为增强材料组成的复合材料。
二、FRP 主要原料玻璃纤维和树脂及辅材。
玻璃纤维是增强材料,该材料的选择是决定FRP不同性能差异的主要原因,也是最关键之一。
最常用的玻璃纤维是无碱纤维和中碱纤维。
中碱纤维几乎所有的性能都比无碱纤维差,但耐酸性较无碱纤维好,价格也较低。
玻璃纤维制品主要有:玻璃纤维、玻璃纤维毡、连续毡、表面毡、针织毡、复合毡、玻璃纤维布、玻璃纤维带等。
树脂是基体材料,根据各种不同产品的特殊要求,可选择不同类的树脂。
常用的不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯机酯树脂。
不饱和聚酯树脂的粘度小、浸润性好、气泡容易排除、凝胶时间可根据需要任意调节控制、工艺性能最好、相对价格也较低,故虽然强刚度比环氧低些,固化收缩率也较大,但仍得到广泛应用。
环氧树脂粘结力强,用于较高强度的玻璃钢制品。
但粘度高、工艺性能差、价格也较贵。
乙烯基树脂主要因其优越的耐腐蚀和耐温性在防腐领域得到广泛应用。
其他还有酚醛树脂、呋喃树脂及其一些高性能树脂,酚醛树脂因其优越的阻燃性,近来受到广泛重视。
主要辅料:脱模剂、固化剂、催化剂、封模剂、UV光稳定剂、洁模水、胶衣等。
三、 FRP 成型工艺经过数十年的探索和努力,FRP已发展出手糊、缠绕、SMC(BMC)、拉挤、离心浇铸、RTM、RIM、GMT 等多种工艺。
拉挤工艺一、概述拉挤工艺是一种连续生产复合材料型材的方法,它是将纱架上的无捻玻璃纤维粗纱和其他连续增强材料、聚脂表面毡等进行树脂浸渍,然后通过保持一定截面形状的成型模具,并使其在模内固化成型后连续出模,由此形成拉挤制品的一种自动化生产工艺。
二、拉挤工艺流程玻璃纤维粗纱排布 > 浸胶 > 预成型 > 挤压模塑及固化 > 牵引 > 切割 > 制品三、拉挤要素1、增强材料传送系统如纱架、毡铺展装置、纱孔等。
frp是什么材料

frp是什么材料FRP即纤维增强塑料(Fiber Reinforced Plastics),也称为玻璃钢(Glass Reinforced Plastics),是一种由纤维增强的树脂基材料。
它由纤维和树脂两部分组成,纤维一般采用玻璃纤维、碳纤维、或其他高性能纤维,树脂则通常采用聚酯树脂、环氧树脂或酚醛树脂等。
FRP具有以下几个特点:1.轻质高强:FRP比重轻,重量仅为钢材的1/4,具有较高的强度和刚度。
即使用于大跨度、大尺寸的结构,也能拥有较轻的重量。
2.抗腐蚀:FRP具有出色的耐腐蚀性能,在各种恶劣的环境下都能长期使用。
它能够抵御化学介质、水、大气、土壤和生物等的腐蚀。
3.维护成本低:由于FRP的耐腐蚀性能,不需要经常性的维护和修复,能够降低维护成本和周期。
4.隔热隔电:FRP具有良好的绝缘性能,能够有效隔离电磁波和热量的传递,适用于一些特殊的工程应用。
5.成型性好:FRP可通过模压、手工涂层、喷涂和拉挤等工艺成型,可以制造出各种复杂形状的产品。
6.设计自由度高:FRP可以通过改变纤维的类型、布置方式和树脂的配比,调整其性能,使其适用于各种特定的应用场景。
7.可回收利用:FRP的废旧材料可进行再利用和回收利用,有利于减少环境污染和资源浪费。
FRP的应用十分广泛,包括建筑、船舶、汽车、航空航天、电力设备、化工设备、水处理设备、管道和储罐等。
在建筑领域,FRP广泛应用于阳光房、室内装饰、隔断板、屋顶、水池和浴缸等。
在汽车领域,FRP被广泛应用于车身、内饰件和座椅等部件。
在航空航天领域,FRP被用于制造机翼、尾翼和机体等。
总之,FRP作为一种新型的复合材料,具有轻质高强、抗腐蚀、维护成本低、隔热隔电、成型性好、设计自由度高等特点,已经成为工程领域中不可替代的材料之一。
浅谈FRP材料的优点及其在土木工程中的研究与应用

浅谈FRP材料的优点及其在土木工程中的研究与应用FRP材料是一种通过纤维增强或填充树脂,形成高强度、高刚度的构造材料。
相较于传统的材料如钢筋混凝土,FRP材料具有许多优点,使其在土木工程中具有广泛的研究和应用。
首先,FRP材料具有出色的力学性能。
其高强度和高刚度使得FRP材料能够承受更大的荷载,并且具有较好的抗震性能。
与钢筋混凝土相比,FRP材料的密度更轻,使得结构更轻便。
此外,FRP材料的耐腐蚀性能也很好,能够抵抗盐水、海水和化学腐蚀,适用于海洋工程等特殊环境。
其次,FRP材料具有设计灵活性。
FRP材料可以通过设计和制造过程中的不同纤维及树脂组合,以及不同层压方式来调节材料的性能,达到满足不同工程需求的目的。
此外,FRP材料可以制成各种形状,适应各种结构设计的要求。
这种灵活性使得FRP材料在土木工程中有更广泛的应用空间。
第三,FRP材料具有较长的使用寿命和维护成本低。
FRP材料具有较好的耐久性能,不易受到氧化和腐蚀的侵蚀。
此外,FRP材料可以通过预制或现浇的方式进行施工,降低了施工难度和施工时间,从而降低了维护成本。
在土木工程中,FRP材料的研究与应用涉及到多个方面。
首先,FRP材料在加固和修补传统结构方面的应用。
在旧有土木结构加固和修补的过程中,通常需要增加结构的承载能力和刚度,而FRP材料可以通过加固以及补强材料的方式,提高结构的承载能力和刚度,延长其使用寿命。
其次,FRP材料在新型土木结构的设计和施工中的应用。
由于FRP材料的优良性能,它可以用于设计和制造新型土木结构,如桥梁、楼房、隧道等。
通过使用FRP材料,可以使结构更轻,具有较好的抗震性能和耐久性能,同时也可以简化结构设计和施工过程。
此外,FRP材料还可以应用于土木工程中的其他方面,如管道、储槽、防护层等。
在这些应用中,FRP材料可以用于提供耐用、轻便的解决方案,并降低维护和修复的成本。
总之,FRP材料具有许多优点,包括出色的力学性能、设计灵活性和较长的使用寿命和维护成本低。
frp是什么材料

frp是什么材料FRP,即玻璃钢,是一种由玻璃纤维和树脂组成的复合材料。
它具有高强度、轻质、耐腐蚀、绝缘等优点,因此在工业、建筑、航空航天等领域得到了广泛应用。
下面我们将从材料特性、应用领域和制作工艺三个方面来介绍FRP是什么材料。
首先,从材料特性来看,FRP具有很多优越的性能。
首先,它具有很高的强度,比起传统的金属材料,FRP的强度更高,而且重量更轻,这使得它在航空航天领域有着广泛的应用。
其次,FRP具有优异的耐腐蚀性能,不易受化学物质的侵蚀,因此在化工、海洋等领域有着重要的作用。
另外,FRP还具有良好的绝缘性能,可以用于制作绝缘材料,保障电气设备的安全运行。
总的来说,FRP的优越性能使得它在各个领域都有着重要的应用价值。
其次,从应用领域来看,FRP的应用非常广泛。
在建筑领域,FRP常常用于制作外墙板、屋顶、管道等建筑材料,其轻质、耐候、易加工的特点使得它在建筑装饰和结构中有着广泛的应用。
在交通运输领域,FRP常常用于制作汽车、船舶、飞机等交通工具的零部件,其高强度、耐腐蚀的特点使得它在交通工具制造中有着重要的地位。
在环保领域,FRP常常用于制作污水处理设备、烟气脱硫设备等,其耐腐蚀、耐磨损的特点使得它在环保设备制造中有着重要的应用。
总的来说,FRP在建筑、交通、环保等领域都有着广泛的应用前景。
最后,从制作工艺来看,FRP的制作工艺主要包括原材料准备、成型、固化等步骤。
首先,需要准备玻璃纤维和树脂作为原材料,其中玻璃纤维可以是短切型、连续型等不同形式,树脂可以是环氧树脂、不饱和聚酯树脂等。
然后,将玻璃纤维和树脂按照一定比例混合,并经过成型工艺,将其制作成所需的形状。
最后,通过固化工艺,使得树脂充分固化,从而形成最终的FRP制品。
整个制作工艺需要严格控制各个环节,以确保最终制品具有良好的性能。
综上所述,FRP是一种由玻璃纤维和树脂组成的复合材料,具有高强度、轻质、耐腐蚀、绝缘等优点,广泛应用于工业、建筑、航空航天等领域。
关于新材料FRP的专题报告

关于新材料FRP的专题报告1FRP材料简介纤维增强塑料( fiber reinforced plast ic 或fiber reinforced polymer, FRP) 是一种复合纤维材料, 是由合成或有机高强纤维构成, 是混凝土结构中一种新型复合材料。
它具有质量轻、便于施工、比钢筋混凝土结构更耐用、耐腐蚀、高强度质量密度比( 是钢筋的10~ 15倍) 、耐疲劳( 是钢筋的3 倍) 、电磁中性、低导热系数等优点。
但其也具有一些缺点, 如: 施工费用高、弹性模量低、紫外线对其伤害大、长期强度低于短期静力强度、水腐蚀、施加预应力时横向应力大等2国外对于FRP 的研究应用1960 年美国开始对FRP 进行开发, FRP 的研究工作主要集中在GFRP。
但由于GFRP 的弹性模量低而中断研究近20 年。
由于盐腐蚀钢筋导致了建筑结构和桥梁结构使用性能的退化而将FRP 重新提上日程来。
康奈尔大学成功地进行了小尺寸FRP 预应力梁的试验。
南达科他矿业理工大学开发了GFRP筋[ 2, 3] 。
日本在20 世纪70 年代就进行了FRP 的应用开发。
日本现已开发出各种FRP, 有FRP 筋( 包括圆形的、方形的、变形的) 、FRP 绞线、三维和平面格状材、片材、板材。
在日本使用最多的是CFRP, 其次是AFRP 和GFRP。
近年来, FRP 片材已经开始使用玻璃和聚乙烯纤维。
日本于1993 年编制了世界上第一个FRP 设计施工规范, 并于1997 年发行了欧洲版本。
FRP 片材在1987 年作为一种抗震材料提出, 1995 年神户大地震之后, 迅速开展了FRP 片材的使用和开发, 并编制了相应的设计施工规范。
20 世纪70 年代, 德国斯图加特大学开始对FR进行研究, 重点是GFRP 预应力筋。
1978 年, 承包商St rabag、化工品商Bayer 合作开发了GFRP 预应力筋和锚固系统并应用在德国和奥地利的几座桥梁中。
纤维增强复合材料

纤维增强复合材料在工程结构中的应用一、FRP材料简介:纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer/plastic,简称FRP) 是由纤维材料与基体材料按一定定工艺复合形成的高性能新型材。
初期主要应用于航空、航天、国防等高科技领域,广泛应用于航天飞机、军舰、潜艇等军事装备上。
20世纪下半叶,随着FRP材料制造成本的降低,又因其轻质、高强、耐腐蚀等优点,成为土木工程的一种新型结构材料。
目前,在土木工程中应用的FRP材料主要有碳纤维增强复合材料(cFRP)、玻璃纤维增强复合材料(GFRP)和芳纶纤维增强复合材料(AFRP)三种。
近年来,PBO纤维和玄武岩纤维也开始应用于土建工程中,并取得了良好的效果。
目前,FRP材料在我国土木工程中应用最多的是用于结构加固补强。
FRP加固修复技术的研究和应用已在我国逐渐展开,且正在以高速度发展。
在新建工程结构中,FRP结构和FRP组合结构的应用也日益受到工程界的重视。
FRP材料在土木工程中的应用和研究已成为了一个新的热点。
二、FRP材料的优点:1、有很高的比强度,即通常所说的轻质高强,因此采用FRP材料可减轻结构自重。
在桥梁工程中,使用FRP结构或FRP组合结构作为上部结构可使桥梁的极限跨度大大增加。
理论上,用传统结构材料桥梁的极限跨度在5000 m以内,而上部结构使用FRP结构可达8000 m以上,有学者已经对主跨长达5000 m的FRP悬索桥进行了方案设计和结构分析E8]。
在建筑工程中,采用FRP材料的大跨空间结构体系的理论极限跨度要比传统材料结构大2~3倍,因此,FRP结构和FRP组合结构是获得超大跨度的重要途径。
在抗震结构中,FRP 材料的应用可以减轻结构自重,减小地震作用。
另外,FRP材料的应用也能使结构的耐疲劳性能显著提高。
2、有良好耐腐蚀性,FRP可以在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中长期使用,这是传统结构材料难以比拟的。
在美国每年因钢材腐蚀造成的工程结构损失高达700亿美元,近1/6的桥梁因钢筋锈蚀而严重损坏;加拿大用于修复因老化损坏的工程结构的费用达490亿加元;我国目前因钢材锈蚀而造成的损失也在逐年增加。
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FRP 材料的特点纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer/Plastic,简称FRP)也称纤维增强塑料,是由短切纤维或者连续纤维及其织物与热固性或热塑性基体经过一定的工艺复合而成的一种新型材料。
利用先进的成型工艺,纤维增强复合材料可以整体成型做成各种复杂的形状,整体性较强,减少了装配的成本。
与钢材以及合金等金属材料相比,复合材料能够同时达到轻质、高强、刚度高等特点,近年来表明,先进复合材料在飞机制造业的应用迅速扩大。
复合材料及其发展由两种或两种以上不同物质经材料设计、人工组合而得到的具有新的优越性能的多相固体材料。
按此定义,通常可将结构用复合材料(Composite materials)的基本组分划分为基体材料(Matrix)和增强材料(Reinforcement)。
其中基体材料大都为连续相,主要起粘结或连接的作用;增强材料多为分散相,主要用来承受载荷,亦称增强体。
复合材料常见的分类方法有:按材料的作用,可分为主要使用其力学性能的结构复合材料和主要发挥其功能特性的功能复合材料;按基体材料,可分为树脂基、金属基、陶瓷基复合材料等;按增强体的种类和形态,可分为长纤维增强复合材料、短纤维或晶须增强复合材料、颗粒增强复合材料、层状增强复合材料及填充骨架型复合材料等。
目前研究最多、应用前景最广的是上世纪60 年代以来发展起来的所谓先进复合材料,包括以高强碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、陶瓷颗粒等高性能增强体增强的耐高温高聚物或金属、增韧的陶瓷,以及功能复合材料。
复合材料最显著的特性,是其性能(主要指力学性能、物理性能和工艺性能)在一定范围内具有可设计性,同时还具有材料与结构同一性、发挥复合效应优越性及性能对工艺依赖性等特点。
与传统材料相比,复合材料在性能上具有优势,比如比强度、比模量大,耐疲劳性能好,阻尼减震性好,破损安全性高等。
因此,复合材料已成为材料研究领域的热点,并已在航空、航天、能源、电子、海洋、汽车,乃至生物工程等方面得到了广泛应用。
树脂基复合材料及其发展树脂基复合材料(Resin Matrix Composite)也称纤维增强塑料(FiberReinforced Plastics),是目前技术比较成熟且应用最为广泛的一类复合材料[2]。
这种材料是用短切的或连续纤维及其织物增强热固性或热塑性树脂基体,经复合而成。
人们一方面不断开辟玻璃纤维增强树脂复合材料的新用途,同时也发现这些用途对复合材料提出了更高的要求,因而开发了一批如碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、硼纤维、芳纶纤维、高密度聚乙烯纤维等高性能增强材料,并使用高性能树脂、金属与陶瓷为基体,制成先进复合材料(Advanced Composite Materials,简称ACM)。
这种先进复合材料具有比玻璃纤维复合材料更好的性能,是用于飞机、火箭、飞船等航空航天飞行器的理想材料。
碳纤维简介:碳纤维是由含碳量较高,在热处理过程中不熔融的人造化学纤维,经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。
碳纤维具有一般碳素材料的特性,如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等,但与一般碳素不同的是,其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物,沿纤维轴方向表现出很高的强度。
碳纤维比重小,因此有很高的比强度。
碳纤维以其优良的组织相容性、牢固的纤维基质结合及较高的抗压缩性能成为最常用的加强材料。
[2]Sandeep SP, Tarun K, Yogesh MD. Application of polymer composites in civil construction: A general review. Compos Struct 2008;84:114-124.碳纤维碳纤维作为增强体的复合材料具有广阔的前景,既可作为结构材料承载负荷又可作为功能材料发挥作用。
碳纤维增强复合材料具有许多优势:力学强度、弹性模量可调,可根据需要设计出强度达到或超过金属,而刚度低于金属的复合材料,这一点与“高强度、低模量”大趋势相吻合;抗疲劳、耐冲击、耐磨损。
在基质材料中加入少许碳纤维能明显地降低材料的磨损率和摩擦系数;材料性能的可设计性使其在很大范围内满足多种刚度要求;热稳定性好、耐腐蚀、成型工艺简单、成本低、自重轻、透电磁射线;PEEK 与碳纤维之间界面存在良好的结合。
目前已有多种碳纤维复合材料在航空、工业、建筑、医疗领域中得到应用和发展。
碳纤维增强的PEEK 复合材料具有优异的抗蠕变、耐湿热、耐老化和抗冲击性能。
因此,碳纤维及其复合材料近年来发展十分迅速。
目前碳纤维与热塑性树脂的复合材料品种包括了几乎所有的高性能工程材料,形成多品种、多功能、多层次的产业结构,并为用户提供了广泛的选择范围,使得碳纤维增强热塑性树脂复合材料在许多领域得到了广泛的应用。
制备工艺树脂基复合材料成型技术主要包括:手糊成型技术、模压成型技术、RTM成型技术、纤维缠绕成型技术、拉挤成型技术、热压罐成型技术等1)手糊成型技术:很少受到制品形状及大小的制约,模具费用也较低。
因此对于那些品种多、生产量小的大型制品,手糊成型技术是最适合的。
图1-3 压力模压机示意图2)模压成型技术:适合于生产量大,尺寸要求精确的制品。
模压成型的模具由阴、阳模两部分组成,增强材料一般为短切纤维毡、连续纤维毡或织物。
压力模压成型技术是塑料工业中最古老的一种成型技术,它在热塑性树脂和橡胶成型中广泛应用。
和注射等工艺相比,压力模压有一系列的优点。
首先压力模压无需特殊的模具便可实现(例如无需专门设计注入口、流道和溢胶口等)。
因此,在压力模压中材料的浪费极少。
3)RTM 成型技术:RTM(树脂传递模塑,或树脂注射成型,Resin Transfer Molding,简称RTM)成型技术是一种适宜多品种、中批量、高质量复合材料制品生产的成型技术。
RTM 起始于50 年代,是由手糊成型工艺改进的一种闭模成型技术,可以生产出两面光滑的制品。
RTM 的基本原理是将纤维增强材料铺放到闭模的模腔里用压力将树脂胶液注入模腔,浸透纤维增强材料,然后固化,脱模成型制品。
RTM 技术有许多优点:能够制造高质量、高精度、低孔隙率、高纤维含量的复杂复合材料构件,产品从设计到投产时间短,生产效率高。
4)纤维缠绕成型技术:纤维缠绕成型是在专门的缠绕机上,将浸渍树脂的纤维均匀地、有规律地缠绕在一个转动的芯模上,最后固化、除去芯模获得制件。
纤维缠绕的主要优点是原材料的节省、制造成本的降低以及制件的高度重复性。
5)拉挤成型技术:用于连续生产纤维复合材料型材。
主要过程是依靠牵引将原材料通过一定型面的加热模,完成复合、成型和固化。
6)热压罐成型技术:热压罐成型技术是生产高质量复合材料制件的主要方法。
其基本过程是先将预浸料按尺寸裁剪、铺贴,然后将预浸料叠层和其他工艺辅助材料组合在一起,置于热压罐中在一定压力和温度下固化成型。
热压罐成型技术的最大优点是仅用一个模具就得到形状复杂、尺寸较大、质量较好的制件.三维编织纤维:三维编织复合材料1.2.1 三维编织复合材料的发展编织是一门古老的纺织技术,近二三十年来,人们为了研究改善复合材料的抗冲击损伤特性问题,将古老的编织技术与现代复合材料成型技术有机地融于一体,形成了一种独特结构的复合材料。
尤其是进入80 年代,编织技术由二维编织发展到三维编织,为复合材料创造了一种新的结构形式,其优良的整体结构性显著改善了复合材料多方面的力学特性[17]。
三维编织的基本单元中,四根纤维束在空间均匀地向多个方向延伸,构成了不分层的织物,形成了一个整体,所以又称为三维整体编织。
三维编织结构物的特点三维编织结构物主要具有以下特点[18]:1)三维编织物是不分层的整体。
三维编织的基本单元中,四根纤维束在空间均匀地向四个方向延伸,构成了不分层的织物,形成了一个整体,所以又称为三维整体编织。
毫无疑问,不分层的整体织物对提高复合材料的性能有十分重要的意义。
2)三维编织工艺可以直接编织异型复合材料件的编织物。
三维编织的基本单元立方体在编织过程中可以变形,通过基本单元立方体的变形来适应异型物零件的形状变化。
不仅如此,还可以利用基本单元立方体的变形在编织物上留眼、留洞,从而避免机械加工给复合材料带来的损伤。
3)三维编织物力学结构合理。
从力学角度看,三维编织的基本单元结构均衡,具有良好的综合力学性能指标。
另外,在编织过程中,可以沿基本单元立方体的三个方向加强,以增强某一个或两个方向的强度和刚度,这样又发挥了复合材料各向异性的优点。
4)三维编织给后续工艺带来方便。
用三维编织工艺编织的织物,有利于后续的树脂固化工艺的实施。
特别应该指出的是,固化后的零件只做端口的少量加工,这样不仅省工省料,而且不会损伤零件,使零件具有最高的性能。
5)三维编织的织物可以构成比较复杂的形状。
三维编织复合材料的力学性能1)整体性显著地提高强度和刚度采用三维编织制造的复合材料具有整体性和力学结构的合理性两大特点。
Yau[19]于1986 年提出且完成了一组实验,说明了由于三维编织的整体性能好而大幅度提高了复合材料的强度和刚度这一事实。
他们把碳/环氧复合材料试片分为两组:一组经过加工:一组未加工。
实验数据表明,加工后的试片的拉伸强度和拉伸模量值有大幅度的下降。
Chang[20]也做了类似的实验,他对比了带孔的三维编织复合材料和在成型件上钻孔的复合材料,发现前者的强度比后者高2.7%~38.3%。
2)具有良好的抗损坏性良好的抗破坏性是三维编织结构复合材料的突出特点。
有实验结果表明,三维编织结构复合材料钻孔后仍能保持90%的拉伸强度,然而准各向同性的铺层复合材料仅能保持50%的拉伸强度[20]。
Yau 等[19]用玻璃纤维/环氧等完成了类似的实验,研究表明,三维编织结构复合材料能有效地减小冲击损伤的面积,层状复合材料的损伤面积几乎比三维编织的大10 倍。
3)具有良好的力学性能和耐烧蚀性能复合材料三维整体编织结构较之三维正交编织结构或缠绕结构,具有更好的力学性能和耐烧蚀性能。
Fukuta[21]对碳/环氧三维三向、三维四向及层合板复合材料冲击后的压缩强度进行了比较研究,发现三维编织复合材料的冲击压缩强度高于层合板。
孙慧玉等[22]对编织复合材料的力学性能也进行了研究,得到了相似的结论。
[17] Hiermer T, Schmitt, Thomas KG, et al. Mechanical properties and failure behavior of cylindrical CFRP-implant-rods under torsion load. Composites Part A 1998; 29A(11):1453. [18] 杨桂, 敖大新. 编织结构复合材料制作、工艺及工业实践. 北京: 科学出版社, 1999.[19] Yau SS, Chou TW, Ko FK. Flexural and axial compressive failures ofb three-dimensionally braided composite I-beams. Composites 1986;17(3):178-184.[20] Chang LW, Yau SS, Chou TW. Notched strength of woven fabric composites with molded in holes. Composites 1987;18(3):89-95.[21] Fukuta K. Three-dimensional braided composite materials. J Jpn Soc Compos Mater 1995;21(2):51-60.[22] 孙慧玉, 吴长春. 三维多向编织复合材料性能预报与优化设计研究. 实验力学1997;12(3):335-341.。